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Neural gain of human-animal interaction in cognition
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Abstract(s)
A história humana está maravilhosamente entrelaçada com a dos animais. Ao longo de milhões de anos, até aos dias atuais, humanos e animais estabeleceram uma forte ligação. Atualmente, os cães são o animal de estimação mais comum nas casas, vivendo como membros da família para muitos. A proximidade e as experiências partilhadas rapidamente trouxeram novos temas com valor antropológico e científico, nos quais se incluem questões como o vínculo humano-animal e as interações humano-animal (IHA). Na última década, diferentes estudos focaram-se nos benefícios da IHA no bem-estar humano e a literatura comumente descreve-os a nível social, cognitivo, emocional e fisiológico. A inclusão de tais benefícios na melhoria da qualidade de vida e/ou independência de pessoas com patologias neurológicas tem ganho especial relevância, nomeadamente através das intervenções assistidas por animais. Os poucos estudos comportamentais e de neuroimagem que procuram investigar o impacto das IHA na cognição têm demonstrado resultados esparsos e pouco conclusivos. Contudo, potenciais marcadores da IHA têm sido estudados através de outros métodos, como através da análise de alterações químicas na saliva (por exemplo, hormonas e neurotransmissores). Estes estudos apontam para o papel central da atividade do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) no benefício obtido pelas IHA. Por outro lado, alguns estudos têm demonstrado também a influência do eixo HPA na cognição, mais especificamente, na sua influência sobre as funções executivas como o controlo inibitório. No presente estudo procuramos explorar a influência da IHA na cognição, tendo por base o facto desta interação ter impacto no eixo HPA, e este, por sua vez, influenciar o desempenho cognitivo. Assim sendo, neste estudo com recurso ao EEG, foi utilizada uma tarefa de controlo inibitório (go-nogo) para investigar as possíveis diferenças da IHA a nível comportamental e de ativação neuronal. Dois grupos de participantes realizaram a tarefa com a presença de um cão amigável (grupo experimental, N = 15) ou sem o mesmo (grupo controlo, N = 13). Para a tarefa go-nogo foi estabelecida uma relação de 80/20% e um intervalo entre trials fixo de 500 ms, com uma exibição máxima de 1000 ms (ou até a resposta) do estímulo. Este design permite avaliar melhor o sinal neuronal do controlo inibitório, incluindo a resposta cerebral antecipatória relacionada com as projeções dos gânglios da base-tálamo-corticais. Foram realizados três blocos de 250 trials, precedidos por estados de repouso (com os olhos fechados) e um estado de repouso final. Os múltiplos blocos permitiram investigar possíveis mudanças ao longo do tempo em ambos os grupos. Os estados de repouso permitiram registar uma medida de EEG independente da tarefa. O tempo de reação e a precisão durante as condições go e nogo constituíram as medidas comportamentais. Por fim, os ERPs obtidos da tarefa go-nogo (CNV, N2 e P3) e a potência de oscilação cerebral (Alfa e Beta) obtidos nos estados de repouso e no período de baseline constituíram as medidas neuronais. Foi estabelecido como hipótese que os participantes que interagem com o cão, enquanto participam na tarefa go-nogo, obteriam resultados comportamentais aprimorados (ou seja, tempos de reação mais curtos e maior precisão) e alteração nas respostas neuronais que podem estar ligadas ao controlo inibitório. Os resultados comportamentais parecem sugerir um leve aumento do desempenho do grupo experimental em relação ao grupo de controlo durante a tarefa, embora pareça não ser específico para o controlo inibitório uma vez que os principais resultados se relacionem com a condição go. Contudo, a análise das médias dos resultados comportamentais globais e por bloco não diferem de forma significativa entre os grupos. Um olhar mais atento sobre essas variáveis entre os blocos mostra uma melhoria significativa no tempo de reação (go) apenas no grupo experimental. Ao contrário, a precisão na condição nogo piorou de forma significativa em ambos os grupos. Para além disso, foi encontrada uma interação significativa com efeito moderado entre o grupo e o bloco na acuidade durante a condição go, onde se observou um aumento de desempenho no grupo experimental e o efeito invertido no grupo de controlo. Relativamente aos dados neuronais, foram encontradas diferenças significativas nos componentes do ERP. O potencial P3 apresentou menor amplitude para o grupo experimental (em relação ao grupo de controlo) em ambas as condições. Por outro lado, não foram encontradas diferenças no componente N2. Os dados neuronais mostram maiores diferenças entre os grupos no componente CNV. Diferenças significativas foram encontradas neste componente, onde se verifica uma maior negatividade e inclinação no grupo experimental. Além disso, o componente CNV foi gradualmente perdido pelo grupo de controlo ao longo dos blocos, enquanto o grupo experimental mostrou a progressão inversa, com aumento da negatividade do CNV. Estes resultados parecem ser não específicos para a tarefa de controlo inibitório, uma vez que a interação surge em ambas condições e começa durante o período de preparação para os estímulos (quando o participante ainda desconhece se é um estímulo go ou nogo). Quanto às oscilações cerebrais, não foram encontradas diferenças nas ondas Beta durante o estado de repouso. Contrariamente, níveis significativamente mais altos de ondas Alfa surgem no grupo de controlo durante os três estados de repouso. Não se encontraram diferenças nas oscilações durante o período de baseline.
Embora os resultados comportamentais não tenham diferido de forma global, os dados do EEG parecem indicar que o grupo experimental e o de controlo realizaram a tarefa de maneira diferente. O efeito da IHA na cognição parece assim não estar relacionado com o controlo inibitório em si, mas talvez com outras variáveis com implicação mais global na cognição. Por outras palavras, parece influenciar fatores como a capacidade de se manter atento e/ou motivado ou reduzir a fadiga cognitiva, podendo influenciar a forma como a tarefa é realizada, com impacto em alguns resultados comportamentais. Esta investigação pode contribuir com uma nova visão na influência da IHA para a cognição, pois sugere que, embora ambos os grupos alcancem resultados semelhantes a nível comportamental, o processamento é diferente, pois há evidência de um processo neuronal diferente na presença do cão. Isto reforça a relevância do presente estudo e abre novos horizontes para compreender os possíveis benefícios da IHA na cognição.
Human history is wonderfully intertwined with animals. The closeness and shared experiences quickly brought to the surface new topics with anthropologic and scientific value, in which matters such as human-animal interactions (HAI) are included. Different studies focused on the benefits of HAI in humans. The few behavioural and neuroimaging studies that investigate the impact of HAI on cognition have demonstrated inconclusive results. However, potential HAI markers were observed using other methods, such as chemical changes in saliva. These studies point to the central role of the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in the benefit obtained by HAI. Additionally, some studies have demonstrated the influence of the HPA axis on executive functions such as inhibitory control. Therefore, we sought to explore the influence of the HAI on cognition, since this interaction has an impact on the HPA axis, which influences cognitive performance. In the present study, we employ a go-nogo task to investigate potential differences in behavioural and EEG responses of inhibitory control due to HAI using two groups who performed the task in the presence of a friendly dog (experimental group, N = 15) or without it (control group, N = 13). Although the behavioural results did not differ globally, the EEG data showed interesting differences. The main differences were found in the CNV component, where its negativity, in addition to being more pronounced, is maintained throughout the blocks only in the experimental group. The results suggest that the effect of HAI on cognition may not be related to inhibitory control per se. Instead, HAI in our task may have influenced the ability to remain attentive and/or motivated throughout the experimental session. A new insight is provided attending to the fact that, although both groups reached similar behavioural results, their EEG responses differed significantly. This underlines the relevance of the present study since it opens new horizons to understand the possible benefits of HAI in cognition.
Human history is wonderfully intertwined with animals. The closeness and shared experiences quickly brought to the surface new topics with anthropologic and scientific value, in which matters such as human-animal interactions (HAI) are included. Different studies focused on the benefits of HAI in humans. The few behavioural and neuroimaging studies that investigate the impact of HAI on cognition have demonstrated inconclusive results. However, potential HAI markers were observed using other methods, such as chemical changes in saliva. These studies point to the central role of the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in the benefit obtained by HAI. Additionally, some studies have demonstrated the influence of the HPA axis on executive functions such as inhibitory control. Therefore, we sought to explore the influence of the HAI on cognition, since this interaction has an impact on the HPA axis, which influences cognitive performance. In the present study, we employ a go-nogo task to investigate potential differences in behavioural and EEG responses of inhibitory control due to HAI using two groups who performed the task in the presence of a friendly dog (experimental group, N = 15) or without it (control group, N = 13). Although the behavioural results did not differ globally, the EEG data showed interesting differences. The main differences were found in the CNV component, where its negativity, in addition to being more pronounced, is maintained throughout the blocks only in the experimental group. The results suggest that the effect of HAI on cognition may not be related to inhibitory control per se. Instead, HAI in our task may have influenced the ability to remain attentive and/or motivated throughout the experimental session. A new insight is provided attending to the fact that, although both groups reached similar behavioural results, their EEG responses differed significantly. This underlines the relevance of the present study since it opens new horizons to understand the possible benefits of HAI in cognition.
Description
Keywords
Interação humano-animal Eletroencefalograma Controlo inibitório Eixo HPA Cão